一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法及裝置的製作方法
2023-06-08 19:17:46 1
專利名稱：一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及射流清洗技術，特別涉及一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法與裝置，主要用於實現對後混合射流系統中攪拌桶的砂量濃度進行有效控制，實現對不同種類的硬物顆粒物的不同濃度進行穩定控制，確保供砂系統能穩定的向外供應規定濃度的砂漿，保證供砂管路不發生砂漿濃度過大、過少等現象，由此實現對後混合射流特性的嚴格控制，有效提高後混合射流清洗效果的穩定性。
背景技術：
後混合射流清洗技術是採用高壓水射流帶動細小的硬物顆粒，以高壓水位載體將硬物顆粒加速至足夠高的速度後，向目標靶物進行衝刷、轟擊，從而實現對各類製品表面的腐蝕層(如鏽蝕層、鱗皮)、油漆層、邊角部加工毛刺等的有效清洗。
通常情況下，考慮到清洗操作的方便、快捷性，通常採用一種稱為後混合射流的清洗技術，該技術是通過增壓系統，如三柱塞泵將水壓力增壓至足夠高的壓力水平，如80MPa， 同時將此高壓水傳遞至後混合噴嘴處，後混合噴嘴依靠自身的特殊形腔，在通水噴射時自動產生一個對應的自吸力，該自吸力即為砂路供應的基本動力源，該自吸力通過一個插在攪拌桶中的管子將混合油高濃度砂粒的砂漿吸入噴嘴，並在噴嘴內的混合腔內完成混合後向外噴射，如此實現最終的後混合噴射，以此來實現清洗的目的。
之所以利用攪拌桶來實現供砂，主要是因為噴射的砂粒需要回收處理後再利用， 這種回收再利用的砂粒進入噴射系統時，最方便的手段就是直接進入攪拌器，利用噴射系統的自吸力吸入噴射系統即可，如此即實現再利用。
這種再利用的供砂方案中的核心部件是攪拌桶，吸砂管直接插入攪拌桶，通常為了獲得高濃度的砂漿，吸砂管通常直接插入至攪拌桶的底部。這種方式帶來的優點是砂漿濃度極高，對噴射後的清洗效果具有很好的促進作用；然而，為實現砂量的循環利用，通常砂粒在進行一次表面噴射後，利用回收過濾系統會通過砂漿管路再次進入攪拌桶，攪拌桶作為一個供砂的關鍵系統，其內部的砂水濃度至關重要。當砂水濃度超標後，通常造成攪拌器負荷超限，容易造成攪拌器驅動電機過熱燒損；當砂水濃度較低時，造成噴射系統的砂管中砂量不足，直接影響噴射系統的清洗效果。
基於此，為獲取穩定的砂量供應，需要嚴格控制攪拌桶中的砂水濃度(可分為體積比濃度與質量比濃度)。通過對國內外相關領域內進行的詳細調研發現，相關技術領域內的研究人員並沒有提出一種針對性的有效解決方案，為此本發明基於攪拌桶內的二相流的重量特性，公開一種有效的濃度控制方案，以實現對攪拌桶中砂量的穩定控制。發明內容
本發明的目的是提供一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法及裝置，用於單一種類砂粒與液體介質的不同濃度值下的穩定控制，通過對攪拌桶特殊高度位置的濃度精確測量，實現對攪拌桶內注入介質量的精確控制，從而提高攪拌桶的砂漿濃度的穩定控制，杜絕砂漿濃度過高或過低的現象，出達到對後混合噴嘴清洗效果的有效控制。
為達到上述目的，本發明的主要技術方案是
利用對攪拌桶內某個高度的濃度值進行精確的光學測量，由測量值對標來實現對攪拌桶內注入介質的精確控制，從而實現對攪拌桶內濃度分布的穩定控制，以此來實現對最終向外供應的砂漿濃度的控制。
具體地，本發明的一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法，包括如下步驟
1)確定攪拌桶初始狀態的參數
攪拌桶容積為
式中h_攪拌桶的有效容積深度，m ；d-攪拌桶的有效容積直徑，m攪拌桶的最終有效容積，Hi3 ；V1-攪拌器在攪拌桶有效容積深度內所佔據的容積，m3 ；
攪拌桶內砂漿初始濃度值為Ntl，該測量值Ntl正是攪拌桶6在後續穩定供應期間需要保持的測量值，即桶內必須達到的目標濃度值；
攪拌桶初始加入介質即砂漿和水的平均體積比為A
Z0 = N0XK
式中，K值為等效係數，即桶內的平均體積比濃度值與該高度下測量點的實際體積比濃度值的比值，該值主要由攪拌桶的自身特性與攪拌參數決定，為常值，取值1 8 ；
2)在攪拌桶抽吸過程中，攪拌桶內上部設濃度測量點，通過光學檢測獲得該高度攪拌桶內介質的濃度值Ni，由此可以計算得桶內介質的平均體積比τγ
Z1 = N1XK
式中，K值同上；
此時，攪拌桶內介質的當前實際濃度與介質需要達到的目標濃度存在如下平均差值
Z0-Z1
由此可得，攪拌桶中需要保持的均勻體積比濃度為&，而此時攪拌桶內因介質向外輸送了一部分，造成桶內原有的流場分布發生變化，此時檢測濃度值為Ni，故需要補充的介質量分別為水為Aa2，砂漿為Aa1，其中
Aa1 = ([(N1-N2) · K] · V0}/Z0
然而，攪拌桶在向內注入介質的同時，向外以一定速率向外輸出介質，因此，其實際注入介質的流量為
Z1 · B1-Z2 · b
由此可知，注入高濃度砂漿所需的時間為
S1 = Δ B1/ (Z1 · B1-Z2 · b)
對於水的供應量，不需要精確控制，僅需保持輸入量超過需求量即可；
3)根據上述需要補充的介質量，分別對兩個介質即水、砂漿供應管路控制，補充耗時Si，在S1+S之後再次測量，其測量值再次與規定濃度NO做對比，直到(NO-Nl)/NO d， d值為系統中所能容忍的濃度最大偏差量；如此，系統即達到了所要求濃度精度的穩定水平從而實現對攪拌桶內濃度分布的穩定控制，以此來實現對最終向外供應的砂漿濃度的控制。
進一步，顆粒濃度低於15%的顆粒濃度檢測儀。
另外，本發明穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，包括攪拌桶、通入攪拌桶的兩個介質供應管路及一輸出管路；其還包括，一濃度檢測裝置，設置於攪拌桶上部；所述的兩個介質供應管路及一輸出管路上分別設控制閥；該些控制閥電性連接至一控制器，所述的濃度檢測裝置也電性連接至該控制器，控制器接受濃度檢測裝置檢測信號，處理後將控制信號傳送至個控制閥。
所述的攪拌桶對應濃度檢測裝置處設檢測口，該檢測口為攪拌桶上部桶壁凸設結構。
所述的檢測口沿攪拌桶上部設有若干個。
所述的攪拌桶上部設溢流口。
所述的濃度檢測裝置為光學檢測裝置。
所述的濃度檢測裝置為雷射濃度測量儀或射線濃度測量儀。
所述的所述攪拌桶輸入介質管路中高濃度砂漿的硬物顆粒體積比濃度為一穩定值，且該體積比濃度值高於輸出管路的體積比濃度值。
所述的攪拌桶輸入介質管路中的水注入管路，其中硬物顆粒的含量不高於50mg/ L0
所述的濃度測量裝置測量點在桶身的不同高度位置，測量點的混合介質中的濃度值不能高於15%。
本發明的有益效果
1)本發明能穩定控制攪拌桶內的固體顆粒物與水兩種介質的體積比濃度控制在目標平均濃度值A的一定範圍內，從而實現該攪拌桶能穩定的為外界提供穩定濃度的漿料。
2)通過本發明控制方法，能實現攪拌桶內濃度的完全自動化控制，無需人工幹預， 保證了整個系統的可靠性。
圖1為本發明穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置的示意圖。
圖2為本發明一實施例的示意圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2，本發明穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，包括攪拌桶1、通入攪拌桶1的兩個介質供應管路2、3及一輸出管路4 ；其還包括，一濃度檢測裝置5，設置於攪拌桶1上部；所述的兩個介質供應管路2、3及一輸出管路4上分別設控制閥6、6』、6」;該些控制閥6、6』、6」電性連接至一控制器7，所述的濃度檢測裝置5也電性連接至該控制器，控制器7接受濃度檢測裝置5檢測信號，處理後將控制信號傳送至個控制閥6、6』、6」。
所述的攪拌桶對應濃度檢測裝置處設檢測口，該檢測口為攪拌桶上部桶壁凸設結構。所述的檢測口沿攪拌桶上部設有若干個。
所述的攪拌桶1上部設溢流口 101。
所述的濃度檢測裝置5為光學檢測裝置，如雷射濃度測量儀或射線濃度測量儀。
實施例
本發明的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法，包括如下步驟
1)確定攪拌桶初始狀態的參數
(1)該攪拌桶內的等效係數K = 6，即桶內所有介質的平均濃度值與距離攪拌桶液面為IOcm測量點(該處實測值不高於15% )的濃度測量值之間的比值；
(2)攪拌桶1注入介質後，達到穩定攪拌狀態所需達到的時間為k ；
(3)攪拌桶需要控制達到的目標平均濃度值& = 48%，即測量點濃度為N。= 8%;
(4)攪拌桶容積為V1= 0.69m3
式中h_攪拌桶1的有效容積深度，為1.0m ;d_攪拌桶1的有效容積直徑，為 1. Om ；V0-攪拌桶1的最終有效容積，計算所得為0. 69m3 ;Vr攪拌器在攪拌桶有效容積深度內所佔據的容積，0. lm3；
攪拌桶內砂漿初始濃度測量值為Ntl = 8% ；該測量值Ntl正是攪拌桶1在後續穩定供應期間需要保持的測量值，即桶內必須達到的目標濃度值；攪拌桶初始加入介質即砂漿和水的平均體積比為A
Z0 = N0XK = 8% X6 = 48%
式中，K值為等效係數，即桶內的平均體積比濃度值與該高度下測量點的實際體積比濃度值的比值，該值主要由攪拌桶的自身特性與攪拌參數決定，基於實驗測量結果，該值可取常數6 ；
2)在攪拌桶抽吸過程中，攪拌桶內上部設濃度測量點，通過光學檢測獲得該高度攪拌桶內介質的濃度值Ni，由此可以計算得桶內介質的平均體積比Zl
Z1 = N1XK = 5% X6 = 30%
式中，K值同上；
此時，攪拌桶內介質的當前實際平均體積比濃度值與介質需要達到的目標平均體積比濃度值的差值計算如下
Z0-Z1 = 48% -30%= 18%
由此可得，攪拌桶中需要保持的均勻體積比濃度為&，而此時攪拌桶內因介質向外輸送了一部分，造成桶內原有的流場分布發生變化，此時檢測濃度值為Ni，故需要補充的介質量分別為水為△&，砂漿為Aal，如此，即獲得的濃度偏差量與磨料需要增添的量為
Aa1 = {[ (N1-N2) · K] · V0}/Z0 = {0. 18X0. 69X 103}/0. 48 = 258. 75L
對於水的供應量，不需要精確控制，僅需保持輸入量超過需求量即可；
3)根據上述需要補充的介質量，分別對兩個介質即水、砂漿供應管路控制，且兩介質補充管路的補充參數如下
(1)高濃度砂漿的體積比濃度值為Zl = 80% ；
(2)高濃度砂漿單位時間的穩定供應速度為al = 60L/min ；
(3)工業用水的單位時間的穩定供應速度為a2 = 30L/min ；
另外，從攪拌桶向外輸出的介質流量參數如下
(1)抽吸的砂漿濃度值恆定控制在Z2 = 50% ；
(2)吸出的單位時間的速度為b = 20L/min ；
然而，攪拌桶在向內注入介質的同時，向外以一定速率向外輸出介質，因此，其實際注入介質的流量為
Z1 · B1-Z2 『 b = 80% X60-50% X20 = 38L/min
由此可知，注入高濃度砂漿直至桶內濃度達到目標平均濃度所需的時間為
= Δα'/ = 258 75 =6.81min = 4095 1A 38
注入介質後，攪拌桶內還需要k才能達到穩定狀態，因此，控制系統5必須在 409+5 = 4Hs後再進行數據採集，其測量結果才能作為控制量，只要此時的攪拌桶6內部的實測濃度值N1與目標濃度值Ntl之間的濃度偏差滿足如下控制要求
d = (N0-N1)ZN0 ^ 5%
即滿足系統的濃度控制目標，即輸入介質的管路關閉即可，如此，系統即達到了所要求濃度精度的穩定水平從而實現對攪拌桶內濃度分布的穩定控制，以此來實現對最終向外供應的砂漿濃度的控制。
本發明充分利用對攪拌桶內一定高度的濃度值、出入介質的測量，通過合理計算即可實現對攪拌器內部硬物顆粒物體積比濃度的穩定控制。由於本發明所採用技術已經成熟，可以實施，推廣應用完全可行。另一方面，本發明能輔助公司對表面處理的技術進步，提高表面處理的效率與穩定性。因此，本發明在表面處理生產領域具有廣闊的應用前景。
權利要求
1.一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法，包括如下步驟1)確定攪拌桶初始狀態的參數攪拌桶容積為:V0=h.宇-V1式中h-攪拌桶的有效容積深度，m ；d-攪拌桶的有效容積直徑，m 攪拌桶的最終有效容積，m3 ；V1-攪拌器在攪拌桶有效容積深度內所佔據的容積，m3 ；攪拌桶內砂漿初始濃度值為Ntl，該測量值Ntl正是攪拌桶6在後續穩定供應期間需要保持的測量值，即桶內必須達到的目標濃度值；攪拌桶初始加入介質即砂漿和水的平均體積比為AZ0 = N0XK式中，K值為等效係數，即桶內的平均體積比濃度值與該高度下測量點的實際體積比濃度值的比值，該值主要由攪拌桶的自身特性與攪拌參數決定，為常值，取值1 8 ；2)在攪拌桶抽吸過程中，攪拌桶內上部設濃度測量點，通過光學檢測獲得該高度攪拌桶內介質的濃度值Ni，由此可以計算得桶內介質的平均體積比Z1 Z1 = N1XK式中，K值同上；此時，攪拌桶內介質的當前實際濃度與介質需要達到的目標濃度存在如下平均差值7 -7厶ο厶ι由此可得，攪拌桶中需要保持的均勻體積比濃度為A，而此時攪拌桶內因介質向外輸送了一部分，造成桶內原有的流場分布發生變化，此時檢測濃度值為Ni，故需要補充的介質量分別為水為Δ&2，砂漿為Aal，其中Aa1 = ([(N1-N2) · K] · V0}/Z0然而，攪拌桶在向內注入介質的同時，向外以一定速率向外輸出介質，因此，其實際注入介質的流量為Z1 · a「Z2 · b由此可知，注入高濃度砂漿所需的時間為S1 = Δ ay (Z1 · a「Z2 · b)對於水的供應量，不需要精確控制，僅需保持輸入量超過需求量即可；3)根據上述需要補充的介質量，分別對兩個介質即水、砂漿供應管路控制，補充耗時 Si，在S1+S之後再次測量，其測量值再次與規定濃度NO做對比，直到(NO-Nl)/NO d，d值為系統中所能容忍的濃度最大偏差量；如此，系統即達到了所要求濃度精度的穩定水平從而實現對攪拌桶內濃度分布的穩定控制，以此來實現對最終向外供應的砂漿濃度的控制。
2.穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，包括攪拌桶、通入攪拌桶的兩個介質供應管路及一輸出管路；其特徵是，還包括，一濃度檢測裝置，設置於攪拌桶上部；所述的兩個介質供應管路及一輸出管路上分別設控制閥；該些控制閥電性連接至一控制器，所述的濃度檢測裝置也電性連接至該控制器，控制器接受濃度檢測裝置檢測信號，處理後將控制信號傳送至個控制閥。
3.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的攪拌桶對應濃度檢測裝置處設檢測口，該檢測口為攪拌桶上部桶壁凸設結構。
4.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的檢測口沿攪拌桶上部設有若干個。
5.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的攪拌桶上部設溢流口。
6.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的濃度檢測裝置為光學檢測裝置。
7.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的濃度檢測裝置為雷射濃度測量儀或射線濃度測量儀。
8.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的攪拌桶輸入介質管路中高濃度砂漿的硬物顆粒體積比濃度為一穩定值，且該體積比濃度值高於輸出管路的體積比濃度值。
9.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的攪拌桶輸入介質管路中的水注入管路，其中硬物顆粒的含量不高於50mg/L。
10.如權利要求2所述的穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的裝置，其特徵是，所述的濃度測量裝置測量點在桶身的不同高度位置，測量點的混合介質中的濃度值不高於15%。
全文摘要
一種穩定控制攪拌桶內攪拌狀態的方法及裝置，該裝置包括攪拌桶、通入攪拌桶的兩個介質供應管路及一輸出管路；其還包括，一濃度檢測裝置，設置於攪拌桶上部；所述的兩個介質供應管路及一輸出管路上分別設控制閥；該些控制閥電性連接至一控制器，所述的濃度檢測裝置也電性連接至該控制器，控制器接受濃度檢測裝置檢測信號，處理後將控制信號傳送至個控制閥。本發明利用對攪拌桶內某個高度的濃度值進行精確的光學測量，由測量值對比來實現對攪拌桶內注入介質的精確控制，從而實現對攪拌桶內濃度分布的穩定控制，以此來實現對最終向外供應的砂漿濃度的控制。
文檔編號B01F7/16GK102513021SQ201110455129
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者段明南 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司